يتيح تلسكوب جيمس ويب الفضائي للعلماء دراسة مراحل مبكرة من تاريخ الكون، ورصد ولادة النجوم والكواكب، وتحليل الأغلفة الجوية لكواكب خارج مجموعتنا الشمسية. يعتمد على رصد الأشعة تحت الحمراء، ما يمنحه القدرة على التقاط ضوء أجرام بعيدة وخافتة، والنظر داخل سحب الغبار التي تحجب كثيرًا من تفاصيل الكون عن التلسكوبات البصرية.

مشروع دولي لاستكشاف الفضاء

جيمس ويب ثمرة تعاون بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية. أُطلق في 25 كانون الأول 2021 على متن صاروخ أريان 5 من غويانا الفرنسية، بعد سنوات طويلة من التطوير والاختبارات.

وصل التلسكوب إلى مداره حول نقطة لاغرانج الثانية «L2» في منظومة الشمس والأرض، على بُعد يقارب 1.5 مليون كيلومتر من الأرض. يساعد هذا الموقع على توفير بيئة حرارية مستقرة، ويتيح للتلسكوب رصد إشارات تحت حمراء ضعيفة بحساسية عالية.

مرآة ذهبية تجمع الضوء الخافت

يبلغ قطر المرآة الرئيسية لجيمس ويب نحو 6.5 أمتار، وتتكوّن من 18 قطعة سداسية مصنوعة من البيريليوم ومطلية بطبقة رقيقة من الذهب، لتحسين انعكاس الأشعة تحت الحمراء.

طُويت أجزاء المرآة أثناء الإطلاق لتناسب المساحة داخل الصاروخ، ثم فُتحت في الفضاء وضُبطت بدقّة لتعمل كمرآة واحدة. وتجمع هذه المرآة الضوء وتوجّهه إلى الأجهزة العلمية التي تلتقط الصور وتحلّل أطياف الأجرام السماوية.

كيف يرى الماضي؟

يحتاج الضوء إلى وقت ليقطع المسافات الكونية. لذلك، عندما يرصد التلسكوب مجرّة بعيدة، فإنه يشاهدها كما كانت حين غادرها الضوء، وليس كما هي في اللحظة الراهنة.

ومع تمدّد الكون، تتمدّد الأطوال الموجية لضوء المجرّات البعيدة، فينتقل كثير منها إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء. صُمّم جيمس ويب لالتقاط هذا الضوء، ما يساعد الباحثين على دراسة المجرّات المبكرة وفهم كيفية نموّها وتطوّرها.

النجوم والكواكب تحت المجهر

يرصد جيمس ويب مناطق تشكّل النجوم والأقراص المحيطة بالنجوم الفتيّة، حيث تتكوّن الكواكب. وتستطيع الأشعة تحت الحمراء اختراق بعض سحب الغبار التي تخفي هذه المناطق في الضوء المرئي.

كما يحلّل التلسكوب الضوء الذي يمرّ عبر الأغلفة الجوية لبعض الكواكب أثناء عبورها أمام نجومها. وتساعد البصمات الطيفية الموجودة في هذا الضوء على التعرّف إلى مكوّنات جوّية، مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون، ودراسة الظروف الفيزيائية لتلك العوالم.

لماذا يحتاج إلى البرودة؟

تصدر الأجسام الدافئة أشعة تحت حمراء، بما فيها التلسكوب نفسه. ولمنع حرارته من إغراق الإشارات الضعيفة القادمة من الفضاء، يستخدم جيمس ويب درعًا شمسيًا من خمس طبقات، يقارب حجمه حجم ملعب تنس.

يفصل الدرع بين الجانب الدافئ المواجه للشمس والجانب البارد الذي يحمل المرآة والأجهزة العلمية. كما يستخدم جهاز الأشعة تحت الحمراء المتوسطة نظام تبريد إضافيًا، ليعمل عند درجات حرارة شديدة الانخفاض.